La chicane como puerta de entrada a travesía en carreteras en

Artículos Técnicos: Seguridad vial

La chicane como puerta de entrada a travesía en carreteras en servicio Las redes de carreteras cuentan con una infinidad de travesías en las que es preciso moderar la velocidad de circulación de manera efectiva para compatibilizar sus diferentes usos. Las Administraciones titulares de estas vías dedican una parte importante de sus esfuerzos a implantar soluciones de moderación de velocidad en la entrada de las travesías, con resultados muy dispares. Ejemplos de ello lo constituyen las bandas transversales de alerta (BTA), los reductores de velocidad (RDV), los estrechamientos de calzada, algunas glorietas utilizadas como “puerta de entrada”, o las chicanes. En concreto en este artículo se presentan los resultados de un estudio para el diseño e implantación de chicanes. FRANCISCO SORIA CAMPOS1, INGENIERO TÉCNICO DE OBRAS PÚBLICAS; ALFREDO GARCÍA GARCÍA2, CATEDRÁTICO; MARIO ALFONSO ROMERO ROJAS2, DOCTOR; ANA TSUI MORENO CHOU2, DOCTORANDO. De acuerdo con el Diccionario de la Real Academia de la Lengua Española, el término “chicana” viene del francés “chicane” y significa “Artimaña, procedimiento de mala fe ...” o “broma, chanza”. La primera acepción de “chicane” en un diccionario Francés-Español es “enredo o lío”. La popular Wikipedia indica “serie de curvas apretadas y normalmente en forma de S ... que se usa en circuitos de carreras con el propósito de frenar el tráfico”. En este artículo debemos entender “chicane” como un desplazamiento transversal y paralelo del carril de circulación a lo largo de un tramo corto con el propósito de reducir la velocidad de circulación. Debido a que siempre se han construido sobre tra1 2

Servicio de Seguridad Vial. DGOP. Generalitat Valenciana. Departamento de Transportes (Universidad Politécnica de Valencia).

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Ejemplo de chicane.

mos preexistentes de carretera, en entradas a travesía de población, en todos los casos se hace referencia a chicanes dobles (curvas en Z seguidas de curvas en S), positivas (el retranqueo transversal se produce alejándose del sentido contrario) y de carril único (el carril de sentido contrario no dispone de chicane). 1) EXPERIENCIAS PREVIAS A MODETRA EN LA GENERALITAT VALENCIANA Hasta 2006, en la red de carreteras de la Generalitat Valenciana, se habían construido algunas chicanes con pequeños retranqueos transversales, con resultados positivos, en el sentido de que su implantación no había generado problemas al tráfico. Las reducciones de velocidad obtenidas fueron pequeñas, aunque también se consiguió un aumento de la atención de los conductores. En 2007, aprovechando la retirada del tráfico de un tramo de carretera durante la ejecución de una obra, pudieron realizarse las primeras pruebas a escala real en un entorno cerrado al tráfico. Los dimensionamientos se hicieron siguiendo los criterios propuestos por el Dr. Claude Got en su web www.secouriteroutiere.org. El resultado fue una valiosa percepción subjetiva de diferentes geometrías a diferentes velocidades y con diferentes vehículos. A principios de 2008, ante la necesidad de disponer de una “puerta de entrada” en el extremo sur de la travesía de Els Ibarsos (Castellón), se construye la primera de las chicanes con un retranqueo transversal similar al ancho de carril, basada en las observaciones realizadas durante las pruebas a escala real, obteniendo notables reducciones de velocidad con un coste reducido. Actualmente se encuentra en servicio. >>

Chicane en la CV-619, Castelló de Rugat (València).

Primeras pruebas a escala real.

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Artículos Técnicos: Seguridad vial 2) LAS CHICANES DE MODETRA En 2009, durante el desarrollo del proyecto MODETRA, “Metodología para el diseño e implantación de sistemas de moderación del tráfico”, subvencionado por el CEDEX y que persigue mejorar el conocimiento de los diferentes dispositivos moderadores de tráfico, se plantea el desarrollo de un procedimiento para el dimensionamiento de chicanes en aproximaciones a travesía. En julio de 2010 ese procedimiento ya ha superado las etapas de planteamiento de alternativas y experimental, mediante las cuales se construyeron cuatro chicanes y se recabaron multitud de datos sobre las mismas con tráfico real, encontrándose en desarrollo el análisis de los resultados obtenidos. La experimentación se llevó a cabo en la travesía de la CV-667 en el municipio de Bélgida (Valencia). Chicane en la CV-15, Els Ibarsos (Castelló).

2.1 Consideraciones Previas: Para que los usuarios puedan adecuar su velocidad antes de alcanzar una chicane, es necesario que ésta sea percibida con antelación suficiente. Por ello es necesario que se perciba, al menos, a una distancia superior a la distancia de parada correspondiente a la velocidad de aproximación. En todas las chicanes de MODETRA se comprobó también que un usuario que circulase a la máxima velocidad permitida y dejase de acelerar al percibir la chicane, la alcanzaría a una velocidad inferior a 50 km/h sin necesidad de aplicar los frenos, lo que garantiza también su sostenibilidad, no sólo su seguridad activa. Aun siendo perceptible, para minimizar las consecuencias de cualquier posible incidente se mejoró la seguridad pasiva de las chicanes de MODETRA sustituyeron los báculos metálicos de alumbrado previamente existentes por báculos fusibles conformes con las normas UNE EN 12767 (seguridad pasiva de los elementos de soporte de equipamiento vial), se renovó el aglomerado para mejorar su adherencia y se trasladó la señalización de inicio de travesía para incluir las chicanes íntegramente dentro de la travesía. 2.2 Diseño Geométrico: Elaborando el estado del arte se tuvo conocimiento del informe de proyecto nº 102 “Speed control using chicanes. A trial at TRL” del TRL Británico y de la ficha nº 14 “Les chicanes urbaines implantées en entrée d’agglomeration” del CERTU Francés, los cuales acotaron el objeto de la investigación sobre chicanes. 2.2.1 Hipótesis de Diseño: Como hipótesis de partida se consideró cierto que todos los usua-

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rios, incluidos los que no desean reducir su velocidad de circulación, durante el manejo de sus vehículos procuran no rebasar un cierto umbral subjetivo de aceleración. De acuerdo con ello, si se les impone recorrer una trayectoria de cierta curvatura, ellos mismos se auto-impondrán una velocidad tal que la aceleración transversal se mantenga por debajo de “su” umbral particular. Los medios para imponer esa trayectoria fueron marcas viales y balizas cilíndricas. Ello introduce una nueva incógnita en el problema: ¿qué distancia de resguardo mantienen los usuarios respecto de las marcas viales y cuál respecto de las balizas cilíndricas? Para dimensionar las primeras chicanes se estimó a partir de observaciones directas en diferentes ubicaciones el valor de 0,70 metros para el retranqueo medio del tráfico respecto de las balizas cilíndricas. En cuanto al valor de máxima aceleración admitida por los usuarios, debido a la escasez y disparidad de valores hallados en diferentes documentos, se construyó un pequeño acelerógrafo de dos ejes y muy baja frecuencia de muestreo, aunque suficiente para adoptar una aceleración transversal máxima de 3 m/s2 en el diseño de las primeras chicanes. 2.2.2 Escenarios Construidos: Con esos valores de partida se construyeron cuatro escenarios sucesivos en el tiempo, cada uno de los cuales incluía una chicane, con retranqueos transversales de entre 2,50 m y 3,05 m empleando como delimitadores marcas viales y balizas cilíndricas. Otros escenarios inicialmente planteados tuvieron que

descartarse por diferentes motivos. En todos los casos las velocidades consideradas para la aproximación fueron de 90 km/h y las velocidades objetivo tras las chicanes fueron de 50 km/h. 2.2.3 Dimensionamiento: Todas las chicanes consistieron en una transición de entrada, un tramo paralelo y una transición de salida, tal como se ilustra en el esquema del inicio de este artículo. Por ello, si se impone un cierto retranqueo transversal (por disponibilidad de terrenos, por ejemplo), para dimensionar una chicane, únicamente deberán determinarse las longitudes de las transiciones y del tramo paralelo. Inicialmente, cuando se abordó el dimensionamiento de las chicanes, se esperaba que el usuario tipo se aproximase desde una velocidad cercana a 90 km/h decelerando con una tasa suave (no mayor que la del freno motor, próxima a -0,75 m/s2), y que recorriese la propia chicane decelerando a ese mismo ritmo pero soportando una aceleración transversal máxima de 3 m/s2 y alcanzase una velocidad de 50 km/h al final de la chicane. De acuerdo con ello, las chicanes de los escenarios A, B, C, D y E se dimensionaron desde el final hacia el principio, partiendo de la velocidad “objetivo” a la salida de la chicane (50 km/h) y obteniendo las longitudes de cada uno de los tres elementos (transición final, tramo paralelo y transición inicial) en orden inverso al que serían recorridos. Para ello se planteó analizar las trayectorias de los vehículos ligeros considerando separadamente las componentes longitudinal y transversal de su movimiento. De ese modo, para considerar el efecto transversal se hizo la simplificación de velocidad longitudinal constante a lo largo de cada una de las transiciones y del tramo paralelo, determinando la curvatura en planta que debía imponer el elemento a partir de la velocidad longitudinal y de la máxima aceleración transversal admisible (3 m/s2) según la expresión (1). A continuación se obtuvo la longitud del elemento a partir de esa curvatura, del retranqueo transversal, del ancho del vehículo y del ancho del carril empleando la expresión (2). Finalmente, para obtener la velocidad al principio del elemento (de la transición o del tramo paralelo), se abandonó la hipótesis de velocidad longitudinal constante, considerando un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (aceleración igual al freno-motor) a lo largo de toda la longitud del elemento, obteniéndose la velocidad al principio del elemento a partir de la velocidad al final y de la longitud del elemento mediante las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.

( 1)

( 2)

(3 )

Siendo: R el radio de curvatura en metros; V la velocidad en km/h; at la aceleración transversal en m/s2; l la longitud del elemento (transición o tramo paralelo) en metros; b la anchura del vehículo en metros (consideramos 1,60 m para ligeros ó 2,50 m para pesados); t el retranqueo transversal del eje de la chicane en metros; r el resguardo mantenido por los vehículos respecto de las marcas viales, en metros, y ac el ancho del carril en metros. Ese proceso requirió de varias iteraciones en algunos casos, completadas las cuales se obtuvo la longitud del elemento considerado y la velocidad en ambos extremos del mismo. Repitiéndolo tres veces haciendo coincidir la velocidad inicial de un elemento con la final del elemento anterior se obtuvo la longitud de la chicane completa, en primera aproximación, para vehículos ligeros. Con las dimensiones así obtenidas se hicieron cuatro comprobaciones: 1) De manera análoga a la descrita se obtuvo la velocidad teórica a la que un vehículo pesado recorrería esa geometría, rechazando aquellas soluciones que proporcionaron velocidades demasiado bajas; 2) se comprobó gráficamente -por tanteos mediante arcos circularesla capacidad de un vehículo pesado rígido para recorrer la chicane; 3) se obtuvieron gráficamente -por tanteos mediante arcos de circunferencia- las curvaturas mínimas para vehículos ligeros, tratando de estimar las máximas velocidades que esas curvaturas permitirían a los vehículos ligeros; y 4) se replanteó “in situ” la solución obtenida utilizando conos previamente a su construcción, para comprobar la realidad de algunos vehículos pesados recorriendo la chicane. Empleando ese método de dimensionamiento se diseñaron y construyeron las chicanes de los escenarios A, C y E. Una vez construidas se encontró que tras un cierto tiempo en servicio, en los escenarios A y E (pues el C no dispuso de balizas) las cuatro balizas de los vértices de las alineaciones eran golpeadas con cierta frecuencia, >>

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Artículos Técnicos: Seguridad vial especialmente la última baliza del borde derecho de la transición de salida. Por ello, el escenario F se diseñó con un método más evolucionado, tanto por considerar el efecto de la pendiente y del bombeo en la aceleración longitudinal y transversal respectivamente, como por dimensionar los tres elementos de la chicane (transiciones y tramo paralelo) con una única velocidad longitudinal, de manera que ambas transiciones tuvieran idéntica longitud, tal como recomienda Baille et al (2007). Ese método más evolucionado se adoptó considerando que los usuarios deciden cómo recorrer la chicane antes de alcanzarla, cuando únicamente tienen a la vista la primera transición, de modo que posiblemente esperen que las partes de la chicane aún no visibles impongan restricciones de similar

Chicane del escenario A con el laboratorio móvil de tráfico tomando datos.

Geometría de las chicanes construidas en MODETRA

intensidad que las visibles. De acuerdo con ello, el dimensionamiento se hizo por tanteos sucesivos, estimando a priori una longitud total de la chicane, calculando la velocidad que llevaría un vehículo a la llegada a la chicane para que “saliese” a 50 km/h de la misma decelerando a una tasa igual al freno motor más la pendiente geométrica de la carretera y comprobando al final si las dimensiones obtenidas totalizan la longitud inicialmente estimada. La tabla anterior resume las principales características de las chicanes construidas, dimensionadas tal como se ha expuesto (Los escenarios B y D no llegaron a construirse): 2.3 Adquisición de Datos: En todos los casos, tras la construcción de uno de los escenarios se esperó al menos una semana antes de proceder a tomar datos. La mayoría de conductores que circulan por la travesía de Bélgida lo hace de manera habitual, por lo que en la toma de datos prácticamente la totalidad de ellos ya había circulado pre-

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Chicane del escenario F.

2.5 Resultados: Las trayectorias restituidas a partir de los vídeos se encuentran actualmente en proceso de análisis. Del mismo se espera obtener, entre otras cosas, la aceleración transversal máxima característica, el valor característico del resguardo que el tráfico mantiene respecto a las balizas cilíndricas y el grado de efectividad de las chicanes con vehículos de diferentes anchuras. De los datos que ya se han procesado pueden avanzarse algunos resultados: - En la toma de datos del escenario F, el 68 %

de los encuestados estaba de acuerdo con la implantación de chicanes para reducir la velocidad a la entrada a poblaciones, frente a un 21 % que no lo estaba y un 11 % que no contestó. - Las reducciones de velocidad obtenidas en todos los escenarios fueron muy notables. Tal como se aprecia en la figura 8, la V85 se redujo en torno a 25 km/h en el entorno de la chicane, respecto de la situación previa. Para determinar si esas diferencias resultan significativas, se han llevado a cabo análisis estadísticos de las velocidades mínimas sobre las chicanes, comparando la situación previa a las chicanes con los distintos escenarios. Para ello, se ha aplicado el método de los intervalos LSD de Fisher, donde la hipótesis nula afirma que la diferencia entre las medias de las diferentes muestras se debe exclusivamente al azar y que pueden pertenecer a la misma población. La hipótesis nula es rechazada cuando no existe solape entre los intervalos LSD, en cuyo caso es posible afirmar que las medias son estadísticamente diferentes. En la figura 9 se aprecia que las velocidades mínimas correspondientes a la situación previa a las chicanes resultan estadísticamente distintas a las correspondientes a los escenarios A, E y F con un nivel de confianza del 95 %. La comparación entre los diferentes escenarios también es posible. No existen diferencias estadísticamente significativas en las velocidades mínimas para los escenarios A, E y F, aunque es apreciable que para el escenario con un nivel de coacción más leve (el escenario F) las velocidades son algo superiores. Este análisis se ha realizado también en el >>

Velocidad mínima en la chicane

Velocidad (km/h)

viamente por ese escenario. La toma de datos se efectuó mediante los procedimientos siguientes: - Visualmente, comprobando la presencia o ausencia de balizas cilíndricas, su estado y la existencia de marcas de frenado, así como observando el comportamiento del tráfico. Este procedimiento se utilizó, al menos, inmediatamente después de la construcción de cada escenario y también antes de tomar datos por otro procedimiento. - Mediante la colaboración de conductores “reales” de vehículos ligeros que recorrían la travesía. Se colocaba un dispositivo GPS en el capó de sus vehículos y se les decía que condujeran como lo hacían habitualmente. Por este procedimiento se obtuvieron datos de posición y tiempo cada segundo, con una precisión del orden de un metro, de aproximadamente setenta vehículos ligeros entre ambos sentidos de circulación en cada sesión, a partir de los cuales se restituyeron las trayectorias de los vehículos y se obtuvieron perfiles de velocidad continuos. Este procedimiento de adquisición de datos se aplicó en tres ocasiones: previamente a la construcción del primer escenario, y tras la puesta en servicio de los escenarios E y F. También se comprobó que la metodología de toma de datos, que ya había sido empleada para valorar diferentes moderadores del tráfico (García et al 2010), no influía en el comportamiento de los conductores (Pérez et al, 2010). - Encuestando a conductores que accedieron voluntariamente a ello tras la puesta en servicio de los escenarios A, E y F. - Por restitución de las trayectorias de cada vehículo desde los vídeos captados por el Laboratorio Móvil de Tráfico del que dispone el Departamento de Transportes de la Universidad Politécnica de Valencia. El análisis de las imágenes permitió restituir las trayectorias de la práctica totalidad de los vehículos que circularon durante las tomas de datos con una precisión del orden de los decímetros longitudinalmente y de los centímetros transversalmente. Se tomaron datos tras la construcción de los escenarios A, E y F.

Etapa Intervalos LSD de Fisher de las velocidades mínimas sobre las chicanes en los escenarios previo, A, E y F.

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sentido de circulación contrario, en el cual la chicane no supone un obstáculo al conductor. Se ha comprobado que también existen diferencias estadísticamente significativas en la velocidad mínima en la situación previa a las chicanes y en los escenarios A, E y F, lo que indica que las chicanes producen una moderación leve del tráfico que circula en sentido contrario, posiblemente por una percepción de estrechamiento del carril. - Se puede observar que las velocidades de operación (V85) a la salida de las chicanes están muy próximas a la velocidad objetivo de 50 km/h en todos los escenarios. Ese valor se encuentra incluido dentro de los intervalos LSD. - Las reducciones de velocidad se producen por dos mecanismos sucesivos: inicialmente por el “efecto pared”, consistente en la falta de percepción inicial del trazado de la chicane, que se constata con la reducción de la velocidad antes de la chicane, y después por el efecto dinámico de las aceleraciones que impone su recorrido a cierta velocidad. - Utilizando vehículos ligeros, las chicanes de todos los escenarios pudieron utilizarse en un amplio rango de velocidades, implicando las velocidades más altas notable incomodidad y permitiendo gran comodidad las velocidades próximas a la de diseño. - Los costes de construcción de cualquiera de las chicanes es reducido. La mayor de ellas ocupó una superficie de firme próxima a 60 metros de largo y 3 metros de ancho adyacente a la plataforma de la carretera, además de señalización y balizamiento. 3) CONCLUSIONES Se ha presentado una metodología para el diseño e implantación de chicanes como puerta de entrada a travesías. Dicha metodología se ha aplicado a la puerta de entrada oeste de la travesía de Bélgida (Valencia), con cuatro configuraciones diferentes implementadas y analizadas. Como consecuencia de ello se puede afirmar que las chicanes pueden constituir “puertas de entrada” a travesías de población eficaces y eficientes. Adecuadamente implantadas consiguen notables reducciones de velocidad con buena aceptación de los usuarios y suaves deceleraciones (lo que supone ahorro de energía y un menor impacto ambiental). Para su adecuado funcionamiento es necesario que sean percibidas con antelación suficiente y que sean seguras en caso de pérdida de control. Para resultar eficaces, el valor del retranqueo transversal debe ser del orden de la anchura del carril de circulación.

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La presencia de una chicane también modera la velocidad del tráfico de salida de la travesía, aunque en menor medida. Como principales ventajas de las chicanes pueden citarse: 1) notables reducciones de velocidad con incrementos en la atención de los usuarios; 2) bajos costes de construcción y mantenimiento; y 3) posibilidad de paso de transportes especiales por el sentido contrario. Sus principales inconvenientes son: 1) la necesidad de disponer de terreno junto a la plataforma en una ubicación muy concreta; 2) sin un adecuado dimensionamiento será necesario reponer balizas cilíndricas frecuentemente; y 3) existe la posibilidad de ser eludida recorriéndola por el carril de sentido contrario. Quedan pendientes de analizar múltiples cuestiones, como mayores anchuras de carril en las transiciones, diseños con el tramo “paralelo” convergente para suavizar la salida, o determinar los resguardos que el tráfico mantiene respecto de otros elementos delimitadores de la vía (bordillos, bordes de aglomerado, barreras de seguridad).

REFERENCIAS - BAILLE, O. (2007). Savoirs de base en sécurité routière. Fiche nº 14: Les chicanes urbaines implantées en entrée d’agglomération. CERTU. Pp. 1 a 9. - GARCÍA, A., TORRES, A.J., ROMERO, M.A., y MORENO, A.T. “Evolución de las velocidades ante dispositivos moderadores del tráfico”. XVI Congreso Panamericano de Ingeniería de Tránsito y Transporte y Logística. 15 al 18 de julio de 2010. Lisboa, Portugal. - GOT, C. (1999-2010). www.securite-routiere.org/infrastructure/chicanes/chicanes.htm -PEREZ, A.M., GARCIA, A., CAMACHO, F.J., y D’ATTOMA, P. “Use of GPS data to model operating speed and deceleration on two-lane rural roads”. 89th TRB Annual Meeting. Washington, D.C., Estados Unidos. - SORIA, F. “Chicanes en la Comunidad Valenciana”. IV Congreso Nacional de Seguridad Vial. II sesión de trabajo. Seguridad en travesías: control de velocidad. Comunicación libre nº 43. 20 al 22 de mayo de 2009. Logroño, La Rioja. - SAYER, I.A. y PARRY, D.I. (1994). Project report 102: Speed control using chicanes – a trial at TRL. Pp 1 a 31.

Agradecimientos: La toma de datos y análisis de resultados se encuentra dentro del marco del proyecto de investigación MODETRA “Metodología para el diseño e implementación de sistemas de moderación de tráfico”, subvencionado por el CEDEX del Ministerio de Fomento de España con Referencia PT-2007-052-23/APM. También se agradece la colaboración de la Consellería d’Infraestructures i Transport de la Generalitat Valenciana, titular de la vía donde se implantaron las distintas chicanes, y a la Dirección General de Tráfico del Ministerio del Interior, que autorizó las tomas de datos.